问题 问答题

如图,设AB段是距水平传送带装置高为H=1.25m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=5m,与货物包的摩擦系数为μ=0.4,顺时针转动的速度为v=3m/s.设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.小物块随传送带运动到C点后水平抛出,恰好无碰撞的沿圆弧切线从D点进入竖直光滑圆孤轨道下滑.D、E为圆弧的两端点,其连线水平.已知圆弧半径R2=1.0m圆弧对应圆心角θ=106°,O为轨道的最低点.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:

(1)小物块在B点的速度

(2)小物块在水平传送带BC上的运动时间.

(3)小物块经过O点时对轨道的压力.

答案

(1)、小物块由A运动B,机械能守恒定律得:

mgH=

1
2
mvB2

解得:vB=

2gh
=5m/s.

(2)、小物块到达B的速度为5m/s,传送带的速度为2m/s,所以物块在传送带上先减速后匀速,设匀减速运动的加速度为a,减速运动的时间为t1,匀速运动的时间为t2

由牛顿第二定律,得

μmg=ma

解得:a=μg=4m/s2

匀加速运动过程有v=vB-at1

得:t1=

vB-v
2
=
5-3
4
=0.5s

则此过程的位移L1为:L1=

vB+v
2
t1=
5+3
2
×0.5=2m

匀速运动的时间t2为:t2=

L-L1
v
=
5-2
3
=1s

则小物块在水平传送带BC上的运动时间t=t1+t2=0.5+1=1.5s

(3)、小物块从C到D做平抛运动,在D点有:vy=vtan

θ
2
=4m/s

小物块在D点的速度大小为:vD=

v2C
+
v2y
=5m/s

对小物块从D点到O点重力势能转化为动能,由动能定理,得:

mgR(1-cos

θ
2
)=
1
2
m
v2
-
1
2
m
v2D

在O点对小物块受力分析,设受到的支持力为FN,由牛顿第二定律,得:

FN-mg=m

v2
R

联立以上两式解得:FN=43N

由牛顿第三定律知对轨道的压力为:FN′=43N

答:(1)小物块在B点的速度为5m/s.

(2)小物块在水平传送带BC上的运动时间为1.5s.

(3)小物块经过O点时对轨道的压力为43N.

问答题 简答题
填空题